В лабораториях Новосибирского института органической химии (НИОХ) СО РАН определяют и изучают структуры любых сложных природных и синтетических органических соединений методами масс-спектрометрии, ядерного магнитного резонанса, оптической спектроскопии и рентгеноструктурного анализа.
Чтобы определить состав вещества, будь то синтезированный в ходе эксперимента продукт или найденный в ходе археологических раскопок клочок древнего ковра, ученые практически всех институтов новосибирского Академгородка обращаются в НИОХ СО РАН. Знают дорогу сюда и другие организации, в том числе, медицинские лаборатории и спецслужбы, которым необходимо понять, с каким веществом они имеют дело. Специально для таких исследований в НИОХ СО РАН собрано уникальное оборудование, которое позволяет узнать не только состав, но и точную молекулярную структуру вещества. Отсюда и появилось название Центра коллективного пользования на основе этой лаборатории - Центр молекулярной спектроскопии.
Тайны вещества
- Это сверхпроводящий магнит, он экранирован, но подходить близко к нему не рекомендуется - могут размагнититься кредитные карточки, - предупреждает доктор физических наук Виктор Маматюк, руководитель лаборатории физических методов исследования НИОХ СО РАН. Белый цилиндр в углу лаборатории - это и есть уникальный прибор, сверхпроводящий магнит, к которому подведена система охлаждения, а также компьютерные интерфейсы. Здесь делают анализ самых разных проб вещества методом электромагнитного резонанса.
- Эту лабораторию организовал еще академик Валентин Коптюг в 1960-х годах прошлого века, - рассказывает Виктор Маматюк. - В свое время он активно интересовался направлениями исследования органических веществ, в том числе, как и другими направлениями, он был очень разносторонним ученым. Уже тогда зародились основы нашего центра молекулярной спектроскопии. Вот здесь, в группе ядерного магнитного резонанса, решается очень много как научных, так и прикладных задач.
Суть метода ядерного магнитного резонанса в том, что ядра атомов имеют свой магнитный момент, и при помещении в сильное магнитное поле возникает некий резонанс, который можно измерить приборами. Исследователь помещает образец вещества в стеклянной ампуле в сверхпроводящий магнит, дальше - дело техники. На экране компьютера возникает спектр - его составляют сигналы от разных атомов вещества, взаимодействующих с сильным магнитным полем. Это позволяет распознать молекулярную структуру любого соединения, поскольку все ядра химических элементов имеют свой магнитный резонанс. Также можно исследовать промежуточные стадии любой химической реакции, проводя детальные исследования состава вещества на всех ее этапах.
Но метод магнитного ядерного резонанса отнюдь не единственный в арсенале исследователей НИОХ СО РАН. В группе оптической спектроскопии исследуют свечение веществ в разных областях спектра. Это тоже несет информацию о строении химических соединений. Так можно узнавать состав любых органических соединений и решать таким образом как научные, так и практические задачи - такие, как идентификация лекарственных препаратов, и так далее.
- Мы, в частности, работаем очень тесно с институтом археологии СО РАН (ИАиЭТ СО РАН), - говорит ученый. - Вы, наверное, помните, как наши археологи нашли в курганной мерзлоте артефакты - одежду и утварь. В этой лаборатории исследовали фрагменты одежды, определяли, какие красители использовались при их окраске. Работаем с нашими археологами мы и в настоящее время. Исследуется могильник Ноин-Ула в Монголии, в рамках совместного российско-монгольского проекта, который посвящен изучению погребений.
В могильнике были найдены ковры возрастом более 2 тысяч лет. Состав органических красителей для предметов тогдашней роскоши также узнавали в группе оптической спектроскопии института. Никакой промышленности красителей тогда не было, все они были природного происхождения - как узнали ученые, по большей части для окрашивания ткани использовались корни растений и личинки червецов. Сейчас крашение натуральными веществами также используется, но уже в дорогих салонах мод.
Не только археологи являются постоянными клиентами института, также лаборатория работает с Эрмитажем, с музеем Кремля, зарубежными институтами.
- А среди прикладных наших задач бывают разные. Фармацевты приносят образцы лекарств западных, мы определяем, что там за вещество, и часто находим нарушения, - рассказывает руководитель лаборатории. - Недавно был случай, принесли образцы сырья - просвинцованной резины - для медицинских рентгенозащитных костюмов. Делают их у нас из германского сырья. Но немцы изменили технологию, и резина стала издавать ужасный запах. Мы проанализировали образцы сырья и определили, сравнив с прежними, что поставщик допустил нарушения технологий.
На страже экологии
В лаборатории экологических исследований проводят анализ экологических проблем и объектов среды обитания на содержание экотоксикантов. Группа экологических исследований для анализа пищевых продуктов и объектов окружающей среды сегодня работает, как самостоятельная аналитическая лаборатория, возможности которой несравнимо выше специализированных контролирующих лабораторий. Сюда регулярно обращаются различные службы для определения состава и идентификации различных веществ. Но прикладные работы по заказам составляют всего 5%, остальное - масштабные научные исследования, из которых затем вырастают более серьезные приложения.
Руководитель лаборатории, д.х.н. Сергей Морозов, может многое рассказать о составе продуктов, которые поступают на прилавки магазинов Новосибирской области.
- Мы в свое время совместно с контролирующими органами вели большой объем работы и по пищевым продуктам, и по другим потребительским продуктам - ароматическим маслам, например. Могу отметить, что опасных веществ как правило в продуктах нет, - говорит Сергей Морозов. - Беда только в том, что производитель зачастую не указывает состав продукта, честный состав. Поэтому вместо сливочного масла легко приобрести пищевой маргарин, вместо шоколада - сладкую плитку. Это не опасно, но это не стоит тех денег, которые выкладывает покупатель. Такая проблема на потребительском рынке существует уже давно.
Ученый вспоминает, как в советские времена осуществлялись закупки продовольствия. Специальные эксперты искали наиболее чистые продукты на рынке, проводились различные пробы, исследования. Сегодня импорт продовольствия фактически отдан на откуп частных компаний, которые ищут подешевле, не заботясь о потребительских свойствах.
- Я могу дать потребителям несколько советов, - говорит Сергей Морозов. - Приобретать продукты необходимо в крупных магазинах. Там вероятность получить фальшивку вместо настоящего товара меньше. Не говорю, что ее совсем нет, но она меньше. Также надо обращать внимание на состав продукта, указанный на упаковке. Ну и нужно, конечно, руководствоваться и здравым смыслом. Например, нигде на нашем рынке вы не найдете 15-летний коньяк. Его по таким ценам, как у нас, просто не бывает. Так что смело берите трехлетний - по крайней мере, это будет честная цена за продукт.
В кооперации - сила
Который год уже идут споры, прошел ли или не прошел еще новосибирский Академгородок пик своего развития. К сожалению, многие считают, что эта структура, основанная на взаимодействии десятков научных институтов, уже изживает себя, теряет свои позиции. Между тем, здесь по-прежнему ведутся уникальные исследования, и, как правило, прорывы в них осуществляются именно на стыке разных научных направлений.
Кооперация между институтами Академгородка - по-прежнему его основное преимущество. Но ведь если раньше важнейшей задачей считалось внедрение достижений науки в промышленность, то теперь всем заправляет рынок, и умение действовать в его условиях становится важнейшим конкурентным бонусом. К сожалению, академическая наука пока проигрывает по этому показателю коммерческим компаниям. Но потенциал у институтов Академгородка по-прежнему огромен. На примере НИОХ СО РАН можно видеть, как развернулись к рынку институты, какое внимание теперь уделяют прикладным исследованиям. И это не может не внушать оптимизма.